f数显水平转台设计

数显水平转台设计论文作者张冬生院系机械工程学院专业机械电子工程STUDY ON DIGITAL DOUBLE-AXIS EXACT GRADIENT REVOLVING TABLE 中文文摘：由于电子技术的飞速发展和国防、工业生产等领域的需要，高精度高自动化的数控加工设备越来越受到重视，而转台作数控加工的关键设备已经被广泛的用于航空、航天、国防及工业生产等领域。

本课题以“数显水平转台”为研究背景，主要对水平转台整体系统进行了结构设计、控制系统设计及测角系统和角位移显示的设计与研究。

本文首先进行了结构总体设计，包括竖直轴360o回转的实现，快速定位和锁紧机构的设计，其中，定位加紧机构的设计和选择一种能提高回转精度的传动方案是这次设计的重点，本文对其进行了详细的分析和设计。

之后，文中对转台控制进行了较详细的设计。

在角位置测量系统设计中，选用圆光栅直接对工作台的角位移进行测量，并对测量数据进行反馈，通过六位数码显示对测量值进行输出显示。

中文关键词结构设计；定位夹紧机构设计；角位置测量英文文摘：As a result of electronic technology rapid development and domain and so on national defense, industrial production need, The high accuracy high automation numerical control processing equipment more and more receives takes, But the turnplate made the numerical control processing the essential equipment already widespread to use in domains and so on aviation, astronautics, national defense and industrial production.This topic360;reveals the horizontal turnplate take the number” as the research background, mainly has carried on the design and the research to the horizontal turnplate integrated system which the structural design, the control system design and the goniometrical system and the angular displacement demonstrated.This article has first carried on the structure system design, including the vertical stroke straight axle 360o rotation realization, the fast localization and the lock mechanism design, among, the localization step-up organization design and chose one kind to be able to increase the rotation precision the transmission plan is this design key point, this article has carried on the detailed analysis and the design to it.Afterwards, in the article has carried on the detailed design to the turnplate control.In the angular position measurement system design, selects the round diffraction grating directly to carry on the survey to the work table angular displacement, and carries on the feedback to the survey data, through six numerical codes demonstrated carries on the output demonstration to the observed value.[]中文关键词结构设计；定位夹紧机构设计；角位置测量引言近年来美国、欧共体、日本纷纷采取措施，投入大量的财力，联合各厂，甚至多国进行合作，研究新一代的数控系统，世界的数控系统正处在向全PC开放式体系结构数控平台时代转折，这一转折正是适应了计算机技术、信息技术、网络技术等技术发展的必然结果。

由于现代机械加工业逐步向柔性化、集成化、只能化方向发展，因此新一代数控技术就必须强调具有开放式、智能化的特征。

纵观目前我国的数控市场，我国数控产品在性能、外观、可靠性等方面与国外还有一定的差距，特别是国外企业有雄厚的资金，加上外国企业为占据中国市场，对我国能够生产的数控系统压价销售，而多我国未能生产的数控系统，不仅高价销售而且附加许多限制。

在国外企业采用技术封锁和低价销售的双重策略下，中国数控产业经历了非常坎坷的历程我国曾花巨资引进西门子和FANUC的技术，并希望在此基础上吸收消化，开发我国自己的数控系统，例如北京密云引进FANUC的技术。

可是，FANUC卖给我们的都是即将过时的落后技术。

我国引进后，尚为来得及吸收消化和批量生产，FANUC即宣布停止该系统的生产，并将性能价格比更好、质量更高、体积更小的数控系统推向中国市场。

这种总是跟在别人后面走的作法，必然受人牵制，永远落在后面。

随着计算机技术日新月异的发展，基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。

在传统数控技术方面，我国出于相对落后的状态，而开放式数控技术我为我国数控产业的发展提供了良好的契机，加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用，我国的数控产业才有发展壮大的可能，才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。

近年来，随着电子技术的飞速发展和国防、工业生产等领域的需要，机械加工行业在国民生产中的重要地位尤为突出。

随着对工件精度和特殊功能的要求，对加工设备的要求也进一步提高，数控机床是一种高效率的加工设备，一般情况下，当工件裝夹在工作台上后，为了尽可能完成较多的工艺内容，除了要求机床有沿X、Y、Z三个坐标轴上的直线运动外，还要求工作台在圆周方向上能够完成进给分度作用，而这两种运动通常由回转工作台来实现。

因此，回转工作台性能的好坏，直接影响着数控机床的加工效率和加工质量。

根据这次设计要求及现在掌握的回转工作台方面的资料，初步确定以可拆卸夹具式回转工作台为研究方向。

夹具式回转工作台具体特点为：工作台如夹具一样可固定在直线进给工作台的T形槽上，不用时，即可拆下，工作台可以由几台数控机床公用，其结构具有适应高温、高速和装配合理性等特点。

福州大学机械工程及自动化学院坚持以信息化带动工业化，出进制造也调整和优化升级，建设我国高水平的先进装备为宗旨，围绕制造业企业信息化、制造数字化、控制智能化和装备现代化的发展趋势及需求，大力加强开放式数控技术的研究和开发，力争为我国适应经济全球化和信息化的挑战提供先进制造技术和装备。

在社会主义市场经济的今天，产品的市场竞争日趋激烈，在保证产品质量的前提下，如何提高机床的加工范围和降低制造成本是提高产品竞争力的关键所在。

产品成本一般包括原材料、工具损耗、机床折旧、工人工资和各项管理费用，他们与劳动生产力密切相关，因此提高产品加工效率是降低成本的最有效途径。

在小批量多品种生产中，为了加工具有精确角向位置的零件，可采用回转盘或多齿分度盘进行精确加工，但对于直径较大、较重的工件却无能为力。

这就需要设计制造大型回转工作台。

随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。

估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。

数控转台作为机床附件，其技术性能的提高直接影响着数控机床的加工效率和加工质量。

回转工作台与落地铣镗床及各种大型、重型铣镗床配用是机械加工的最佳组合，为此类机床增加了一个回转坐标一个直线坐标。

扩大了机床的使用范围，能完成平面、圆柱面、角度面的加工，对各种形状复杂的中、大、重型工作的掉头镗，十分有利，是一次完成多面加工的最佳选择。

数控回转工作台与数控落地铣镗床，各种大型、重型加工中心、数控端面铣配用，更是机械加工的最佳组合。

回转工作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的重要附件 ( 或部件 ) 。

它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。

常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。

•功能：完成工作台的连续回转进给和任意角度的分度。

•作用：即能作为回转坐标轴实现坐标联动加工，又能作为分度头完成工件的转位换面。

•特点：采用伺服系统实现回转、精确分度和定位。

•种类：开环数控回转工作台和闭环数控回转工作台考虑到回转工作台使用之后，在对不需要回转工作台加工的工件加工时，回转工作台的存在影响将要加工工件的装卸、加工等操作。

所以本次设计对传统的回转工作台进行改进，把它制造可以拆卸夹具式数控回转工作台。

该回转工作台具有两大优点:第一, 使用时, 工作台如夹具固定在直线进给工作台的T 形槽内, 不用时, 即可拆下, 工作台是一个独立体, 可以由几台数控机床共用;第二, 本结构具有适应高温、高速和便于保证装配精度的特点。

通过这样的改动后使得回转工作台的加工范围和加工精度得到了扩展，在方法适用于中小型加工厂对多齿类零件的加工，同时也提高了设备利用率。

1．数显水平转台结构设计方案的优化选择。

设计数显水平转台时，应该考虑合理的布局。

在满足所欲达到的功能的前提下，应该降低成本，同时要使工作台的结构尽量简单，装配容易，而且达到所需的精度要求。

1.1比较几种不同传动方案的优缺点下面是当数显水平转台采用不同方式传动的优缺点比较。

1.1.1平面圆柱齿轮包络蜗杆传动优点：传动结构简单，易于装配。

缺点：制造复杂，成本较高，承载能力较小。

1.1.2单头双导程蜗杆传动优点：传动结构简单，以预装配。